(57)【要約】  本発明は、２本の電力ケーブルの間にフレキシブル加硫継手（１０１）を製造するプロセスであって、接合する２本のケーブル末端の各末端（１、１’）の間に露出された導体の継手（１０２）を製造する工程と、内側半導電層（１０４）を製造し、それによりその露出された導体の継手（１０２）を径方向に包囲して覆う工程と、その内側半導電層の周囲に有機過酸化物を含む絶縁テープを巻き、それによりその内側半導電層（１０４）を径方向に包囲して覆う工程と、その絶縁テープを硬化して絶縁層（１０６）を製造する工程と、外側半導電層（１０８）を製造し、それによりその絶縁層（１０６）を径方向に包囲して覆う工程と、を含むプロセスにおいて、絶縁テープをその内側半導電層（１０４）の周囲に巻く工程は無酸素雰囲気下で行われることを特徴とする、プロセスに関する。本発明はまた、このプロセスによって製造されるフレキシブル加硫継手（１０１）、及びそのような継手を備える電力ケーブルに関する。【選択図】図７
2019502343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の電力ケーブルの間にフレキシブル加硫継手（１０１）を製造するプロセスであって、各々のケーブルは、金属導体（２、２’）及び前記導体を径方向に包囲する電気絶縁系（１０、１０’）を備え、前記電気絶縁系は内側半導電層（４、４’）、絶縁層（６、６’）、及び外側半導電層（８、８’）を備え、以下の工程であって、
ｉ）  接合する前記２本のケーブル末端の各末端（１、１’）の間に露出された導体の継手（１０２）を製造する工程と、
ｉｉ）  前記露出された導体の継手（１０２）を径方向に包囲して覆う内側半導電層（１０４）を製造する工程と、
ｉｉｉ）  有機過酸化物を含む絶縁テープを前記内側半導電層（１０４）の周囲に巻き、それにより、前記内側半導電層（１０４）を径方向に包囲して覆う工程と、
ｉｖ）  前記絶縁テープを硬化し、それにより絶縁層（１０６）を製造する工程と、
ｖ）  前記絶縁層（１０６）を径方向に包囲して覆う外側半導電層（１０８）を製造する工程と、
を含むプロセスにおいて、
前記内側半導電層（１０４）の周囲に絶縁テープを巻く前記工程ｉｉｉ）は、無酸素雰囲気下で行われることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
前記無酸素雰囲気が、窒素、二酸化炭素又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記内側半導電層（１０４）の周囲に絶縁テープを巻く前記工程ｉｉｉ）が、グローブボックス中で周囲の気圧を超えるガス圧で行われる、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記絶縁テープがポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭゴム又はＥＰＭゴム、最も好ましくはＬＤＰＥポリエチレンを含む、請求項１から３の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記絶縁層を製造するための工程ｉｉｉ）で使用される前記有機過酸化物が、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択され、好ましくはジクミルペルオキシドである、請求項１から４の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記内側半導電層（１０４）を製造する前記工程ｉｉ）が、
ｉｉ）ａ．  ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを、前記露出された導体の継手（１０２）の周囲に巻き、それにより前記露出された導体の継手（１０２）を径方向に包囲して覆うサブ工程と、
ｉｉ）ｂ．  前記半導電フィルムを硬化し、それにより内側半導電層（１０４）を製造するサブ工程と、
を含む、請求項１から５の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記外側半導電層（１０８）を製造する前記工程ｖ）が、
ｖ）ａ．  ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを前記絶縁層（１０６）の周囲に巻き、それにより前記絶縁層（１０６）を径方向に包囲して覆うサブ工程と、
ｖ）ｂ．  前記半導電フィルムを硬化し、それにより外側半導電層（１０８）を製造するサブ工程と、
を含む、請求項１から６の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記サブ工程ｉｉ）ａ又はｖ）ａの少なくとも１つが無酸素雰囲気下で行われ、前記無酸素雰囲気が窒素、二酸化炭素、又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素である、請求項６又は７の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記サブ工程ｉｉ）ａ又はサブ工程ｖ）ａの少なくとも１つが、グローブボックス中で周囲の気圧を超えるガス圧で行われる、請求項６から８の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項のプロセスによって製造される、２本の電力ケーブル間のフレキシブル加硫継手（１０１）であって、金属導体（１０２）及び前記導体（１０２）を径方向に包囲する電気絶縁系（１１０）を備え、前記電気絶縁系（１１０）は、
ａ）  前記導体（１０２）を径方向に包囲する内側半導電層（１０４）と、
ｂ）  前記内側半導電層（１０４）を径方向に包囲する絶縁層（１０６）であって、前記絶縁層（１０６）は有機過酸化物を含む絶縁テープの硬化によって製造され、前記絶縁層は前記有機過酸化物由来のアルコール副産物を含むか、又は前記有機過酸化物由来のアルコール副産物を前記アルコール副産物由来の脱水生成物と共に含む、絶縁層と、
ｃ）  前記絶縁層（１０６）を径方向に包囲する外側半導電層（１０８）と、
を備える、フレキシブル加硫継手（１０１）において、
前記フレキシブル加硫継手（１０１）の脱ガスの前に測定した場合、前記絶縁層（１０６）中の前記アルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、前記絶縁層（１０６）中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超えることを特徴とする、フレキシブル加硫継手。
【請求項１１】
前記フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、前記絶縁層（１０６）中の前記アルコール副産物の前記全ｗ／ｗ濃度が、前記絶縁層（１０６）中の脱水生成物の前記全ｗ／ｗ濃度の少なくとも５倍である、請求項１０に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１２】
前記絶縁層（１０６）がポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭゴム又はＥＰＭゴム、最も好ましくはＸＬＰＥポリエチレンを含む、請求項１０又は１１に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１３】
前記絶縁層で使用される前記有機過酸化物が、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択され、好ましくはジクミルペルオキシドである、請求項１０から１２の何れか一項に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１４】
前記内側及び／又は前記外側半導電層が、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムの硬化により製造される、請求項１０から１３の何れか一項に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１５】
前記フレキシブル加硫継手（１０１）の脱ガスの前に測定した場合、前記内側半導電層（１０４）中のアルコール副産物の前記全ｗ／ｗ濃度が、前記内側半導電層（１０４）中の脱水生成物の前記全ｗ／ｗ濃度を超える、請求項１０から１４の何れか一項に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１６】
前記フレキシブル加硫継手（１０１）の脱ガスの前に測定した場合、前記外側半導電層（１０８）中のアルコール副産物の前記全ｗ／ｗ濃度が、前記外側半導電層（１０８）中の脱水生成物の前記全ｗ／ｗ濃度を超える、請求項１０から１５の何れか一項に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）。
【請求項１７】
請求項１０から１６の何れか一項に記載のフレキシブル加硫継手（１０１）を備える電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、添付の特許請求の範囲で定義される、２本の電力ケーブル間のフレキシブル加硫継手の製造プロセス、及びそのプロセスに従って製造される２本の電力ケーブル間のフレキシブル加硫継手に関する。本発明はまた、添付の特許請求の範囲で定義される、フレキシブル加硫継手を備える電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルは中電圧又は高電圧で電力を送電するために使用される。電力ケーブルへの適用では様々な絶縁材を使用でき、紙及び油、ＭＩケーブル並びに高分子材料が含まれる。押出成形電力ケーブルは通常、導体並びに高分子材料を含む少なくとも２種の半導電層及び１種の絶縁層を備えて径方向に包囲する高分子絶縁系を備える。地中埋設ケーブルと呼ばれる電力ケーブルは、地中に埋設できる。電力ケーブルはまた、海底に埋め込まれてもよく、又は海水中の２カ所の固定点の間に延ばしても良く、この種のケーブルはサブマリン、海中電力ケーブル又は水中電力ケーブルと呼ばれる。一方ではエネルギーを必要とし、もう一方ではエネルギーを生じさせる地域が互いに遠方に位置することもあり、その場合には安全な電力伝達の必要性が増加する。
【０００３】
安全な電力伝達の要求を満たすために、ケーブルの絶縁系は、電力送電の間の正確な電気的及び機械的挙動を確実にするために高品質であることが必要である。導体を電気的に絶縁するために、半導電及び絶縁のポリマー層を含む絶縁系は、導体を包囲するように配置される。電力ケーブルが適切に絶縁されていない限り、導体から周囲の接地網へ、ケーブルの径方向に著しい漏洩電流が流れることになる。そのような漏洩電流は、著しい電力損失を生じさせ、並びに電気絶縁体を加熱する。絶縁体の加熱は、温度上昇に伴う抵抗の減少に起因して漏洩電流を更に増加させ得る。電力損失及び起こりうる熱暴走を回避するために、漏洩電流はしたがって可能な限り小さく、安定的に維持されるべきである。
【０００４】
連続的に作製され得るケーブルの長さには限度がある。そのため、必要な長距離に渡って電力を送ることを可能にするために、別々の長さのケーブルを安全に効果的に接合できることが必要である。ケーブルを別のケーブルと接合する、又は継ぎ合わせなければならない場合には、１本のケーブルの全てのケーブル層が、もう一方のケーブルの対応する層と接合されなければならない。本発明は特に、そのようなケーブル継手でのケーブル絶縁に関する問題点に関係する。
【０００５】
電力ケーブルの一般的な種類は、架橋ポリエチレン絶縁ケーブルであり、通常短縮してＸＬＰＥケーブルと呼ばれる。この種類のケーブルは、有機過酸化物架橋結合剤を含む低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）ベースポリマーの押出成形により製造される絶縁層を有する。押出成形絶縁層は、その後有機過酸化物を均等開裂させ、ポリエチレンの架橋を促進して結果としてＸＬＰＥを形成するフリーラジカルを形成するために、高温高圧硬化条件を施される。
【０００６】
種々の方法を使用してケーブルは接合できる。地中埋設ケーブルは通常プレハブ型継手を使用して接合され、それはケーブル端を結合するための事前成形材のデバイスである。サブマリンケーブルは、通常海中継手を使用して接続され、それはまた工場継手又はフレキシブル加硫継手として知られている（ＦＶＪ）。
【０００７】
フレキシブル加硫継手を製造する場合、初めに全ての導体末端を全ての外部層から露出させるが、通常ケーブル絶縁系にテーパーを付けて、円錐の頂上から露出された導体が突き出ている状態で円錐形に形成する。導体はその後お互いに電気的及び機械的に結合されるが、多くの場合溶接、ハンダ付け又はろう付けによる。次に、電気絶縁系を系統的に修復する。これは、最初に、導体の周囲に押出成形された半導電テープを巻き、続いて融解させ硬化することによって、内側半導電層を修復することによって行われる。その後、押出成形された絶縁テープを新たに製造した内側半導電層の周囲に巻き、続いて融解させ硬化することによって、絶縁層が修復される。最後に、押出成形された半導電テープを新たに製造した絶縁層の周囲に巻き、続いて融解させ硬化することにより、外側半導電層が修復される。ゴールは、それを内側から外へ構築することにより継手の中でケーブルを再生し、結果として継手の中でケーブルの全ての層を修復することである。
【０００８】
継手の製造中に絶縁系の内部に不純物が取り込まれないことは不可欠であり、このことは絶縁特性の毀損、応力点の発生、究極的には継手の破損をもたらすことがあり得るからである。そのため、絶縁系の層は清浄環境下で製造される。押出成形テープを巻く各工程は、汚染物質を回避するために、グローブボックス内で清浄空気の陽圧下で実施される。製造途中の継手はその後加硫チューブに移され、そこで窒素雰囲気下での昇温状態を使用して硬化される。
【０００９】
しかしながら、細心の条件を使用したにもかかわらず、この様式で調製された継手は依然として、押出成形ＸＬＰＥケーブルよりも高い漏洩電流を有し、そのため熱暴走、及び究極的には破損の危険性が増している。そのため、より高い堅牢性及び安定性を有するフレキシブル加硫継手を供給するプロセスの必要性がある。
【発明の概要】
【００１０】
先行技術のフレキシブル加硫継手を改善することが本発明の目的である。
【００１１】
より具体的には、当該技術分野で既知の継手と比べてより低い導電率を有する絶縁系を備えるフレキシブル加硫継手を提供することが本発明の目的である。
【００１２】
当該技術分野で既知の継手と比べて、所与の電圧でより低い漏洩電流を有するフレキシブル加硫継手を提供することもまた本発明の目的である。
【００１３】
当該技術分野で既知の継手と比べて、より高い導体温度、及びより高い電圧レベルで運用できるフレキシブル加硫継手を提供することもまた本発明の目的である。
【００１４】
当該技術分野で既知の継手と比べて、より短い脱ガス時間を必要とするフレキシブル加硫継手を提供することも本発明の更なる目的である。
【００１５】
接合ケーブルの押出成形ケーブル絶縁系の結合を改善した絶縁系を有するフレキシブル加硫継手を提供することもまた本発明の目的である。
【００１６】
上述した全ての特性を保有するフレキシブル加硫継手を製作するための簡潔で費用効果があるプロセスを提供することもまた本発明の目的である。
【００１７】
本発明の発明者は、先行技術でのフレキシブル加硫継手には、使用時に十分に低い導電率及びそれに対応する低い漏洩電流を備える継手の絶縁系を得ることに問題が存在することに思い至った。発明者は、このことは高電圧ＤＣ（直流）電界の下で導電率を増大させ系を不安定にさせる水が、絶縁系の中に存在することに起因すると思い至った。更に発明者は、この水形成は、有機過酸化物架橋結合剤に由来するアルコール副産物の脱水に起因すると思い至った。そのうえ発明者は、この脱水反応が、継手の周囲に押出成形テープを巻く間に形成されるトラップされたエアーポケットの存在によって促進されることを発見した。この発見に伴い、発明者は、無酸素で絶縁系テープを巻くことが、フレキシブル加硫継手に、より低い水分含有量と、そのためより低い導電率をもたらすことを発見した。
【００１８】
前述の目的はしたがって、２本の電力ケーブルの間にフレキシブル加硫継手を製造するプロセスであって、各々のケーブルは、金属導体及びその導体を径方向に包囲する電気絶縁系を備え、その電気絶縁系は内側半導電層、絶縁層、及び外側半導電層を備え、以下の工程
ｉ）  接合する２本のケーブル末端の各末端の間に露出された導体の継手を製造する工程と、
ｉｉ）  その露出された導体の継手を径方向に包囲して覆う内側半導電層を製造する工程と、
ｉｉｉ）  有機過酸化物を含む絶縁テープをその内側半導電層の周囲に巻き、それにより、その内側半導電層を径方向に包囲して覆う工程と、
ｉｖ）  その絶縁テープを硬化し、それにより絶縁層を製造する工程と、
ｖ）  その絶縁層を径方向に包囲して覆う外側半導電層を製造する工程と、
を含むプロセスにおいて、
その内側半導電層の周囲に絶縁テープを巻く工程ｉｉｉ）は、無酸素雰囲気下で行われる、
プロセスによって達成される。
【００１９】
有機過酸化物を含む絶縁テープを無酸素雰囲気下で内側半導電層の周囲に巻く工程ｉｉｉ）の実施により、多くの利点が得られる。架橋副産物の脱水で水を形成すること、それは先行技術の方法の間では起こるが、阻止される。そのため、本発明のプロセスによって得られるフレキシブル加硫継手の絶縁系は、ほぼ無視できる量の水を含む。絶縁系が実質的に水を含まないことにより、絶縁系は、所与の電圧で先行技術の継手と比べて、より低い導電率及びより低い漏洩電流を有する。このように製造されるフレキシブル加硫継手はまた、継手の絶縁系に安定な化学組成物を有することになり、継手の破損のリスクはそのため、相応して最小化される。絶縁系の低い水分含有量及び低い導電率は、より高い導体温度及びより高い電圧レベルでのフレキシブル加硫継手の運用を可能にする。更に、フレキシブル加硫継手の絶縁系での水の形成を排除することにより、絶縁系に必要な脱ガス時間が短縮される。そのうえ、無酸素雰囲気下で継手の絶縁テープを巻くことによって、ケーブルの絶縁系の露出された表面の酸化が回避され、結果として継手の絶縁系とケーブルの絶縁系との間に改善された結合が達成される。
【００２０】
本発明の別の特徴によれば、無酸素雰囲気は窒素、二酸化炭素、又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素である。これは、安価で容易に利用できる酸素を含まない雰囲気の発生源を提供することを確実にする。内側半導電層の周囲に絶縁テープを巻く工程ｉｉｉ）は、グローブボックス中で周囲の気圧を超えるガス圧で行うことができる。このように、本プロセスは費用効果があり、比較的単純なプロセス器材によって行うことができる。
【００２１】
本発明の更にもう一つの特徴によれば、絶縁テープはポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭゴム又はＥＰＭゴム、最も好ましくはＬＤＰＥポリエチレンを含む。このことは、本発明が電力ケーブルの絶縁系の広範囲で両立することを意味する。
【００２２】
本発明の更に別の特徴によれば、絶縁層を製造するための工程ｉｉｉ）で使用される有機過酸化物は、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択され、好ましくはジクミルペルオキシドである。このことは、本発明が、広範囲の硬化温度と基材相溶性を有する幅広い範囲の架橋結合剤を含む絶縁層を備えるフレキシブル加硫継手の製造に適用可能であることを意味する。
【００２３】
本発明の更なる特徴によれば、内側半導電層を製造する工程ｉｉ）は、
ｉｉ）ａ．  ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを、露出された導体の継手の周囲に巻き、それにより露出された導体の継手を径方向に包囲して覆うサブ工程と、
ｉｉ）ｂ．  半導電フィルムを硬化し、それにより内側半導電層を製造するサブ工程と、
を含む。
【００２４】
それにより、フレキシブル加硫継手の絶縁層用と同一の技法及び装置を使用することによって内側半導電フィルムの調製が容易になされ、結果として工場資本設備の利用率が増加する。
【００２５】
本発明のなお更なる特徴によれば、外側半導電層を製造する工程ｖ）は、
ｖ）ａ．  ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを絶縁層の周囲に巻き、それにより絶縁層を径方向に包囲して覆うサブ工程と、
ｖ）ｂ．  半導電フィルムを硬化し、それにより外側半導電層を製造するサブ工程と、
を含む。
【００２６】
それにより、フレキシブル加硫継手の絶縁層用と同一の技法及び装置の使用による外側半導電フィルムの調製が容易になされ、結果として工場資本設備の利用率が増加する。
【００２７】
本発明のもう一つの特徴によれば、サブ工程ｉｉ）ａ又はｖ）ａの少なくとも１つが無酸素雰囲気下で行われる。無酸素雰囲気は、窒素、二酸化炭素、又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素とすることができる。このことは、いっそう少量の水を含む継手の絶縁系をもたらす。
【００２８】
本発明のなお更なる特徴によれば、サブ工程ｉｉ）ａ又はサブ工程ｖ）ａの少なくとも１つが、グローブボックス中で周囲の気圧を超えるガス圧で行われる。これは絶縁テープが無酸素雰囲気で巻かれることを確実にする強固な方法を提供する一方で、先行技術の機器の使用を依然として可能にする。
【００２９】
上記の目的はまた、上記で概説されたプロセスによって製造され、金属導体及びその導体を径方向に包囲する電気絶縁系を備えるフレキシブル加硫継手により成し遂げられる。その電気絶縁系は、
ａ）  その導体を径方向に包囲する内側半導電層と、
ｂ）  その内側半導電層を径方向に包囲する絶縁層であって、その絶縁層は有機過酸化物を含む絶縁テープの硬化により製造され、その絶縁層は有機過酸化物由来のアルコール副産物を含み、又は有機過酸化物由来のアルコール副産物をアルコール副産物由来の脱水生成物と共に含む絶縁層と、
ｃ）  その絶縁層を径方向に包囲する外側半導電層と、を備え、
フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、絶縁層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、絶縁層中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。絶縁層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、このように絶縁層中の任意の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。脱水生成物の濃度はゼロ又はほとんどゼロである場合がある。
【００３０】
フレキシブル加硫継手の絶縁系で形成される脱水生成物の濃度は、フレキシブル加硫継手の絶縁系での水の濃度と関係する。上記で定義した絶縁系は、脱水生成物を低濃度で含み、そのため水は存在しないか、又は水はほぼ無視できる量である。絶縁系が実質的に水を含まないことにより、絶縁系は、所与の電圧で先行技術の継手と比べて、より低い導電率及びより低い漏洩電流を有する。上記で定義したフレキシブル加硫継手はまた、継手の絶縁系に安定な化学組成物を有することになり、継手の破損のリスクはそのため、相応して最小化される。絶縁系の低い水分含有量及び低い導電率は、より高い導体温度及びより高い電圧レベルでのフレキシブル加硫継手の運用を可能にする。更に、フレキシブル加硫継手の絶縁系での水の形成を排除することにより、絶縁系に必要な脱ガス時間が短縮される。そのうえ、上記で定義したフレキシブル加硫継手は露出された絶縁体表面の酸化を受けないので、継手の絶縁系とケーブルの絶縁系との間で改善された結合が達成される。
【００３１】
本発明の１つの特徴によれば、フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、絶縁層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、絶縁層中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度の少なくとも５倍である。このことは、絶縁系での水形成の減少傾向を、長期的にすら確実にする。
【００３２】
本発明のもう１つの特徴によれば、絶縁層はポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭゴム又はＥＰＭゴム、最も好ましくはＸＬＰＥポリエチレンを含む。このことは、本発明が電力ケーブルの絶縁系の広範囲で両立することを意味する。
【００３３】
本発明の更に別の特徴によれば、絶縁層で使用される有機過酸化物は、ジクミルペルオキシド、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択され、好ましくはジクミルペルオキシドである。このことは、本発明が、幅広い範囲の硬化温度及び基材相溶性を有する広範囲の架橋結合剤を含む絶縁層に適用可能であることを意味する。
【００３４】
本発明の特徴によれば、内側及び／又は外側半導電層は、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムの硬化により製造される。それにより、フレキシブル加硫継手の絶縁層用と同一の技法及び装置の使用による内側及び／又は外側半導電フィルムの調製が容易になされ、結果として工場資本設備の利用率が増加する。
【００３５】
本発明の更に別の特徴によれば、フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、内側半導電層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、内側半導電層中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。内側半導電層中の任意のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、このように内側半導電層中の任意の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。脱水生成物の濃度はゼロ又はほぼゼロである場合がある。
【００３６】
このことは、いっそう少量の水を含むフレキシブル加硫継手の絶縁系をもたらし、それは内側の導体層は通常脱ガスが困難で、長い脱ガス時間を必要とするために都合がよい。
【００３７】
本発明の更なる特徴によれば、フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、外側半導電層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、外側半導電層中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。フレキシブル加硫継手の脱ガスの前に測定した場合、外側半導電層中の任意のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、このように外側半導電層中の任意の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度を超える。脱水生成物の濃度はゼロ又はほぼゼロである場合がある。これは、いっそう少量の水を含むフレキシブル加硫継手の絶縁系をもたらす。
【００３８】
上記の目的はまた、上記で概説したフレキシブル加硫継手を備える電力ケーブルにより達成される。
【００３９】
次に本発明を添付の図面に基づき更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】例としてジクミルペルオキシドを使用して、架橋反応及び有機過酸化物架橋結合剤の副産物を図式的に例示する図である。
【図２ａ】本発明によるフレキシブル加硫継手の製造用プロセスのフローチャートである。
【図２ｂ】本発明によるフレキシブル加硫継手の製造用プロセスの実施態様のフローチャートであり、工程ｉｉ及び工程ｖは更にサブ工程ｉｉ）ａ、ｉｉ）ｂ、ｖ）ａ及びｖ）ｂに分かれる。
【図３ａ】本発明による接合用に調製されたケーブル末端の側面を図式的に例示する図である。
【図３ｂ】本発明による接合用に調製されたケーブル末端の径方向断面を図式的に例示する図である。
【図４】本発明により製造された露出された導体の継手を図式的に例示する図である。
【図５】本発明により製造された内側半導電層の継手を図式的に例示する図である。
【図６】本発明により製造された絶縁層の継手を図式的に例示する図である。
【図７】本発明により製造された外側半導電層の継手を図式的に例示する図である。
【図８】参照試料及び実験試料中の種々のジクミルペルオキシド副産物のガスクロマトグラフィー濃度測定のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
更なる特徴及び利点を次の発明を実施するための形態で説明する。
【００４２】
電力ケーブルは、送電ケーブルとも呼ばれるが、電力送電に向けたものである。多くの場合、電力ケーブルは長距離に渡って電力を送電するために望ましいもので、特に高電圧直流（ＨＶＤＣ）送電システムに用いる。単回の押出成形運転で２０ｋｍを超える長さの連続ケーブルを製造することは可能であるが、長距離に渡る送電では更に個々のケーブルの長さを一緒に繋げることを必要としている。
【００４３】
接合する電力ケーブルは単相電力ケーブルの種類が好ましい。例えば、ケーブルは高電圧直流（ＨＶＤＣ）ケーブル、超高電圧ケーブル（ＥＨＶ）、中電圧ケーブル又は低電圧ケーブルでもよい。そのケーブルは水中電力ケーブルでもよく、又はそのケーブルは地中埋設ケーブルでもよい。そのケーブルは５０ｋＶ以上の定格電圧を有する電力送電ケーブルであることが好ましく、したがって高電圧送電電力ケーブルとしての使用に好適である。そのケーブルは高電圧直流（ＨＶＤＣ）ケーブルであることが好ましい。しかしながら、本発明を使用して、高電圧交流（ＡＣ）ケーブル、中電圧ＡＣケーブル及び低電圧ＡＣケーブル等の交流ケーブルもまた接合できる。接合するＡＣケーブルは単芯又は３芯であってもよい。
【００４４】
接合する電力ケーブルは、通常主として銅又はアルミニウム等の金属で構成される導体を備える。その導体は、撚線状、セグメント状であるか又はキーストーン形状プロファイルを有してもよい。その導体は、内側半導電層、絶縁層及び外側半導電層を備える電気絶縁系によって包囲される。絶縁層は半導電層の間に位置する。単相ケーブルは１本の導体を備える。
【００４５】
標準的には導体は、代りの形状が考えられてもよいにもかかわらず、通常は円形の断面を有する。絶縁層及び半導電層を備えて径方向に包囲する電気絶縁系は通常、導体の外周形状に応じた外周形状の断面を有し、標準的には通常円形の外周であり、その絶縁系は導体を径方向に同心円状に包囲する。この方法でケーブルに均一な絶縁を得ることが可能であり、ケーブルの電気特性が改善できる。
【００４６】
本開示によれば、導体は、内側半導電層、絶縁層及び外側半導電層を備える電気絶縁系によって包囲される。
【００４７】
絶縁系では、絶縁層は絶縁特性を有するべきであり、本質的には導電性を有しないか又は非常に低い導電性を有するべきである。半導電層又はその複数の層に、例えば導電特性を有する充填剤を使用することによって、半導電性を与えることができる。
【００４８】
絶縁層では、電流に抵抗する材料の層を意味する。絶縁材の導電率は、例えば２０℃では約１＊１０−８から約１＊１０−２０Ｓ／ｍであり、通常は１＊１０−９から１＊１０−１６であり、電界の強度に依存する。
【００４９】
半導電層では、導体の導電性よりも低いが、絶縁体ほどでは無い導電性を有する材料の層を意味する。半導電材料の導電率は２０℃では通常、約１０又は１０２Ｓ／ｍまで等の、１０−５Ｓ／ｍよりも大きいことが可能である。通常、導電率は２０℃で１０３Ｓ／ｍ未満である。
【００５０】
導電率では、電気の送電の特性を意味する。導体材料の導電率は２０℃で約１０３Ｓ／ｍを超える。例えば、カーボンブラックは約１０００Ｓ／ｍの導電率を有する。理論的には上限は無いが、実際的な解としては、上限は２０℃で約１０８Ｓ／ｍである。
【００５１】
電力ケーブルは通常、導体上に直接に絶縁系を３重押出成形することによって製造する。この様式で、絶縁系を直接に導体と付着させて接触した状態で配置することができ、結果として効果的な絶縁をもたらすことができる。導体が高分子絶縁系によって非直接的に包囲されることもまた可能であり、すなわち電力ケーブルは、少なくとも１層の材料層を導体と絶縁系との間に備えてもよい。この方法で、例えばカスタマイズしたケーブルが可能である。
【００５２】
導体及び絶縁系は、更なる材料又は材料の層によって包囲されることも可能である。更なる材料及び層は、異なるケーブル部品を共に保持する役割、ケーブルに機械的強度を与える役割、ケーブルを物理的並びに化学的な攻撃、例えば腐食から保護する役割等の、様々な役割を有することができる。そのような材料及び層は当業者に一般的に知られている。例えば、そのような更なる材料には、防護器具、例えば鋼鉄線、又はケーブルの遮水をもたらす鞘状バリアを含めることができる。
【００５３】
接合する電力ケーブルの絶縁系では、高分子材料、すなわち半導電層及び絶縁層のベースポリマーは、通常ポリオレフィン系ポリマーを含むか又はそれらからなり、ポリエチレン、ポリプロピレン並びにポリエチレン及びポリプロピレンのコポリマー又はターポリマー、ＥＰＤＭゴム及びＥＤＭゴム等、から選択することができる。使用のためのポリエチレンの好適なグレードは、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及び超高密度ポリエチレン又はそれらの混合物である。ベースポリマーは低密度ポリエチレンが好ましい。高分子材料は絶縁系に相対的な熱的安定性を与える一方で、効果的な絶縁特性が得られる。絶縁系の全ての層でベースポリマーが同一であることが好ましく、その結果として製造プロセスが容易に制御できる。この方法では、異なる架橋結合剤、充填剤及び添加剤のみが添加される必要があり、ベースポリマーそれ自体は修飾される必要が無い。
【００５４】
異なる添加剤及び充填剤をベースポリマーに添加することができ、高分子材料に所望の特性を与える。添加剤は、例えば抗酸化剤等の安定剤、核形成剤、無機充填剤、架橋結合剤、２，４，６−シアヌル酸トリアリル等の架橋促進剤、スコーチ遅延剤及び燃焼抑制剤でもよい。安定剤、特に抗酸化剤は酸化の負の効果を減ずる。
【００５５】
半導電層又はその複数の層は、半導電層に所望の導電率を与える導電性粒子を含んでもよい。その導電性粒子はどのような種類でもよく、金属導電性充填剤粒子、カーボンブラック、グラファイト又はカーボンナノ材料等である。その粒子の含有量は、例えば半導電層の全重量に対して、１０から４０重量％の間で変化してもよい。カーボンブラックが、高温においてもその安定性のために、多くの場合使用される。
【００５６】
接合する２本のケーブルは、長さを除く全ての特徴に関してお互いに同一であってもよく、すなわち、同一の導体材料、導体構造、導体直径、絶縁系、絶縁体厚さ等を有する。その２本のケーブルはまた、種々の側面で異なっていてもよく、例えば絶縁系の組成での相違である。
【００５７】
フレキシブル加硫継手の絶縁系の絶縁層は、ＸＬＰＥを製造するために、架橋結合剤として有機過酸化物を使用して架橋される。絶縁層に好適な架橋結合剤には、ジクミルペルオキシド（Ｄｉ−Ｃｕｐ（登録商標））、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン（Ｖｕｌ−Ｃｕｐ（登録商標））、ｔ−ブチルクミルペルオキシド（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）Ｄ−１６）、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）１０１）、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３０）、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３１）、又はそれらの混合物を含む。絶縁層で使用される架橋結合剤は好ましくはジクミルペルオキシドである。
【００５８】
フレキシブル加硫継手の内側及び／又は外側半導電層のそれぞれの層はまた、有機過酸化物を使用して架橋されてもよいが、しかしまたそれぞれの層は架橋されずに有機過酸化物を含まなくてもよい。絶縁層中と半導電層中の架橋結合剤は、お互いに異なっていてもよい。このように、架橋結合剤はその層のそれぞれの材料の特定の必要性に合わせることができる。半導電層に好適な架橋結合剤には、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン（Ｖｕｌ−Ｃｕｐ（登録商標））、ｔ−ブチルクミルペルオキシド（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）Ｄ−１６）、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）１０１）、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３０）、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３１）、又はそれらの混合物を含む。半導電層に使用するための好ましい架橋結合剤は、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンである。
【００５９】
十分に架橋することを確実にするために、それぞれの層での架橋結合剤の量は、ベースポリマーの重量に対して、０．１−２．０重量％が可能である。
【００６０】
水及び架橋副産物等の極性化学物質は、絶縁高分子材料での導電率に影響を及ぼすことが知られている。したがって、電力ケーブルの絶縁系ではそのような化学物質の量を制限する要望がある。
【００６１】
ポリオレフィンを架橋して継手の絶縁層にベースポリマーを形成することは、有機過酸化物を使用することで達成できる。有機過酸化物の架橋反応の反応生成物及び副産物を図１に示す。ジクミルペルオキシド（Ａ）を使用して反応を例示しているが、任意の他の有機過酸化物を使用する場合にも、同様な反応及び問題が結果として起こることに注意することが重要である。硬化温度に加熱するときに、有機過酸化物（Ａ）は均等開裂（分離）され、２個のアルコキシラジカル（Ｂ）を形成する。アルコキシラジカルは、β−切断を受けてアセトフェノン（Ｆ）及びメチルラジカル（Ｇ）を形成するか、又はポリマー鎖（Ｃ）から水素原子を引き抜きクミルアルコール（Ｄ）及びポリマーラジカル（Ｅ）を形成できる。β−切断と水素原子の引き抜きとの間の比率は、反応条件に依存する。メチルラジカル（Ｇ）はまたポリマー鎖（Ｃ）から水素原子を引き抜き、ポリマーラジカル（Ｅ）及びメタン（Ｈ）を形成する。ポリマーラジカル（Ｅ）はラジカル終結反応で結合してポリマー鎖間の架橋（Ｊ）をもたらす。理想的な条件下では、架橋反応の最終生成物は、したがって架橋したポリマー（Ｊ）、アセトフェノン（Ｆ）、クミルアルコール（Ｄ）及びメタン（Ｈ）である。アセトフェノン及びクミルアルコールは極性があり、メタンは可燃性であり、そのためこれらの副産物は、フレキシブル加硫継手の脱ガスにより除去されるのが好ましい。
【００６２】
しかしながら、一定の条件下、例えば酸性環境では、クミルアルコール（Ｄ）は脱水を受けてα−メチルスチレン（Ｋ）と水を形成できる。ケーブルの絶縁系を３重押出成形する場合、ほぼ理想的な条件下ではこの反応は起こらず、そのためケーブルの絶縁系内のα−メチルスチレンと水の含有量はほぼ無視できる。しかしながら、絶縁テープを巻くことによってフレキシブル加硫継手を製造する先行技術の条件下では、この脱水反応が起こる。
【００６３】
理論に束縛されることは望まないが、発明者は、絶縁テープを巻く間にトラップされたエアーポケットがベースポリマーの酸化を引き起こす、及び／又は、絶縁テープ中に何らかの抗酸化剤が存在する、と考える。これらの酸化生成物、例えばカルボニル基及びカルボン酸は、酸化生成物が存在しない環境と比べて、クミルアルコールに種々の、比較的酸性の化学的環境をもたらす。この酸化された、酸性環境は、クミルアルコールをα−メチルスチレンと水に脱水することを触媒すると考えられる。この効果は、押出成形された絶縁テープの表面上に結晶質の抗酸化剤が存在することによって、可能な限り悪化される（以下を参照）。脱水反応は７０℃と低い温度で起こることができ、そのためこの反応は、絶縁系の熱処理の間だけでなく、フレキシブル加硫継手の作動寿命を通してもまた、クミルアルコールが未脱水で残っている限り、起こることができる。このことは、経時的に絶縁系の絶縁層からの水の蓄積をもたらす。
【００６４】
水が導電率の増加をもたらすこと、及び水の形成はＨＶＤＣ電界の下で絶縁系を不安定にすることは、よく知られている。そのため、上記で説明した機構による経時的な水の形成は、先行技術の方法によって製造されたＤＣケーブルのフレキシブル加硫継手に対する堅牢性の低下をもたらす。
【００６５】
ＡＣケーブル系では、絶縁系中の少量の水の存在でさえも、絶縁材中の部分放電の原因となり、又は増強できて、絶縁材の水トリーの成長及び老化の加速をもたらす。放置した場合、水トリーが成長して絶縁系の全厚を繋ぎ、高電圧導体を接地に接続してケーブルの破損の原因となる。そのため、先行技術の方法によって製造された工場加硫継手のＡＣケーブル中の水の存在は、継手の破損のリスクの増加をもたらす。絶縁系での誘電損失もまた水の存在によって増加される。
【００６６】
本発明の発明者は、絶縁テープ、及び任意選択的に半導電フィルムの１枚又は両方を、無酸素雰囲気で巻くことにより、多くの利点が得られることを発見した。無酸素雰囲気では、実質的に酸素が存在しない雰囲気を意味し、すなわち、ｖ／ｖで多くとも約５％の酸素ガスを含み、ｖ／ｖで１％以下の酸素ガスを含むことが好ましい。そのような雰囲気は、例えば窒素雰囲気、二酸化炭素雰囲気、又はアルゴン雰囲気若しくは他の不活性ガスでの雰囲気等の希ガス雰囲気が可能である。
【００６７】
得られる主要な利点は、上記で説明した脱水反応が進行せず、そのため、ほぼ無視できる量のα−メチルスチレン及び水を含む絶縁系を有するフレキシブル加硫継手並びに水が得られる。水分含有量は、例えばカールフィッシャー滴定によって決定できる。α−メチルスチレン含有量は、例えばガスクロマトグラフィー法によって決定できる。例えばガスクロマトグラフィーであるが、同一の方法を使用してα−メチルスチレン及びクミルアルコールの濃度を決定することは、好都合である。クミルアルコールに対するα−メチルスチレンの濃度は、脱水反応が進行した程度の測定として使用できる。
【００６８】
先に述べたように、３重押出成形されたケーブルの絶縁系では、α−メチルスチレンの形成がほとんど無いか、又は本質的に無い。空気の下で絶縁テープが包まれていたケーブルの絶縁系の継手では、クミルアルコールはほとんど完全にα−メチルスチレンに脱水され得る。本発明によれば、ケーブルの継手の脱ガスの前に測定した場合、絶縁層中のアルコール副産物（例えばクミルアルコール）の全ｗ／ｗ濃度は、もしあるならば、絶縁層中の脱水生成物（例えばα−メチルスチレン）の全ｗ／ｗ濃度を超える。しかしながら、ケーブルの継手の脱ガスの前に測定した場合、絶縁層中のアルコール副産物の全ｗ／ｗ濃度は、絶縁層中の脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度の少なくとも５倍であることが好ましい。継手の絶縁層での脱水生成物の全ｗ／ｗ濃度が本質的に無視できることが、なおいっそう好ましい。
【００６９】
このように製造されるフレキシブル加硫継手は、その絶縁層、したがってその絶縁系に、安定な化学組成物を有することになり、それらの破損のリスクは、相応して最小化される。
【００７０】
その絶縁層、したがってその絶縁系の低い水分含有量及び低い導電率は、より高い導体温度及びより高い電圧レベルでのフレキシブル加硫継手の運用を可能にする。
【００７１】
フレキシブル加硫継手の絶縁系での水の形成の排除によって、最大の誘電率を有する副産物が排除され、そのため先行技術のフレキシブル加硫継手のためには必要とされる長い脱ガス時間を、短縮することができる。
【００７２】
ケーブルの絶縁系の露出された表面上での酸化表面の形成は、ケーブルの絶縁系と継手の絶縁系との間に劣った結合をもたらす。理論に束縛されることは望まないが、これはおそらく、酸化がポリマー鎖末端の反応性化学基を非活性化させるためであり、そのためこれらの鎖末端は、ポリマー鎖間の良好な接着を得るために必要な過酸化物と反応できないためである。当該技術分野では、継手絶縁テープを巻く前にケーブルの絶縁層の露出した表面の一部を削り落とすことにより、この問題に対処することが知られている。継手絶縁テープを無酸素雰囲気下で巻くことにより、露出した表面の酸化が回避され、結果として、酸化された表面を削り落とす必要無しに、継手の絶縁系とケーブルの絶縁系との間に改善された結合が達成される。
【００７３】
次に、本発明による２本のケーブル間のフレキシブル加硫継手の製造プロセスを説明する。フレキシブル加硫継手の製造プロセスのフローチャートを示す図２ａ、並びに、そのプロセスの工程ｉｉ及びｖが更にサブ工程ｉｉ）ａ、ｉｉ）ｂ、ｖ）ａ及びｖ）ｂに分割される図２ｂを参照する。
【００７４】
フレキシブル加硫継手を製造するプロセスの工程ｉでは、接合する２本のケーブル末端の各末端の間に露出された導体の継手を製造する。
【００７５】
そのプロセスの工程ｉｉでは、その露出された導体の継手を径方向に包囲して覆う内側半導電層を製造する。
【００７６】
工程ｉｉ）はサブ工程ｉｉ）ａ及びｉｉ）ｂに更に分割されてもよい。サブ工程ｉｉ）ａでは、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを、露出された導体の継手の周囲に巻き、それにより露出された導体の継手を径方向に包囲して覆う。
【００７７】
サブ工程ｉｉ）ｂでは、その半導電フィルムを硬化し、それにより内側半導電層を製造する。
【００７８】
工程ｉｉｉ）では、有機過酸化物を含む絶縁テープをその内側半導電層の周囲に巻き、それにより、その内側半導電層を径方向に包囲して覆う。本発明によれば、この工程は無酸素雰囲気下で行われる。
【００７９】
工程ｉｖ）では、絶縁テープを硬化し、それによって絶縁層を製造する。
【００８０】
工程ｖ）では、その絶縁層を径方向に包囲して覆う外側半導電層を製造する。
【００８１】
工程ｖ）は、図２ｂに示すようなサブ工程ｖ）ａ及びｖ）ｂに更に分割されてもよい。サブ工程ｖ）ａでは、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物から選択される有機過酸化物を含む半導電フィルムを絶縁層の周囲に巻き、それにより絶縁層を径方向に包囲して覆う。
【００８２】
サブ工程ｖ）ｂでは、その半導電フィルムを硬化し、それにより外側半導電層を製造する。
【００８３】
次に、製造プロセスの様々な段階での部分的に製造された継手を示す図３−７を参照して、フレキシブル加硫継手を製造するための完全なプロセスをより詳細に説明することにする。
【００８４】
２本の電力ケーブルの間にフレキシブル加硫継手を製造する場合に、接合するケーブル末端は、最初に好適に調製されなければならない。これは、接合する各末端に隣接する絶縁系をはぎ取り、そうして導体の芯を露出させることによってなされる。それぞれのケーブル末端で絶縁系は、継手の絶縁系が結合するためのより広い表面領域をもたらすために、通常テーパーを付けられる。
【００８５】
図３ａは、フレキシブル加硫継手を製造する前に調製された電力ケーブルの末端１の側面図である。図３ｂは、その径方向の断面図を示す。ケーブル末端１は、導体２、径方向に最内層で導体２に最近接する内側半導電層４、内側半導電層４を径方向に包囲して接触する絶縁層６、及び導体から径方向に最外層で絶縁層と接触する外側半導電層８、を備える。内側半導電層４、絶縁層６及び外側半導電層８が共に送電電力ケーブル用の絶縁系１０を形成する。絶縁系に、１層を超える絶縁層があってもよく、１層を超える半導電層があってもよく、１−４層の絶縁層及び１−４層の半導電層等である。フレキシブル加硫継手の製造のために調製されていたケーブル末端１は、導体２を露出するために剥ぎ取られた絶縁系１０を有している。その絶縁系１０は、フレキシブル加硫継手の絶縁系が結合するために適切な表面領域をもたらすためにテーパーを付けられる。ケーブル末端１はそのため、円錐形に形づくられ、そこから導体２が突き出る。図４に最もよく示されているように、接合する両方のケーブル末端１、１’は、このように調製される。
【００８６】
図４は、製造された露出された導体の継手を示す。いったん両方のケーブル末端１、１’が上記のように調製されると、２本の末端１、１’の導体２、２’は、２本の導体２、２’を機械的及び電気的に接続するために接合されて、結果として露出された導体の継手１０２を製造する。導体は、当該技術分野で既知の任意の技法を使用して接合されてもよく、固相溶接、線溶接、スポット溶接、ワイヤーバイワイヤー溶接、ハンダ付け、ろう付け、又はフラッシュ圧縮スリーブの使用等である。
【００８７】
いったん露出された導体の継手１０２が製造されると、継手の絶縁系１１０が層毎に製造される、図４−７を参照されたい。
【００８８】
継手の絶縁系１１０の製造で使用される材料は、接合するケーブルの絶縁系１０、１０’で使用されたものと同一であることが好ましい。それぞれのケーブルが異なる絶縁系１０、１０’を有する場合、その場合には継手の絶縁系１１０の材料は、ケーブルの絶縁系１０、１０’の少なくとも１種と同一であることが好ましい。しかしながら、継手の絶縁系がケーブルの絶縁系１０、１０’のそれぞれと相溶である限り、継手の絶縁系１１０で使用される材料が、ケーブルの絶縁系１０、１０’の両方で使用される材料と異なっていてもよい。このことは、絶縁系がお互いに結合できて、十分に類似の機械的、熱的及び電気的特性を有することを求めるものである。
【００８９】
図４及び７に示す半導電層１０４、１０８は、通常半導電層４、４’、８、８’のケーブルで使用されるのと同一の材料から構成される押出成形された薄膜から製造される。半導電層材料は、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、又はそれらの混合物、から選択される有機過酸化物を含む低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）であることが好ましく、すなわちＸＬＰＥ前駆体である。有機過酸化物は、Ｖｕｌ−Ｃｕｐ（登録商標）の商標で知られる、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンが好ましい。半導電層材料は、所望の半導電特性をもたらすために、カーボンブラックを含むことが好ましい。半導電層材料は、上記で考察したような、電力ケーブルで通例見出され、当該技術分野で既知の更なる添加剤を含んでもよい。
【００９０】
図６に示す絶縁層１０６は、通常ケーブルの絶縁層６、６’で使用されるのと同一の材料から構成される押出成形された絶縁テープから製造される。絶縁層材料は、有機過酸化物を含む低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、すなわちＸＬＰＥ前駆体であることが好ましい。絶縁層に好適な架橋結合剤は、ジクミルペルオキシド（Ｄｉ−Ｃｕｐ（登録商標））、ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン（Ｖｕｌ−Ｃｕｐ（登録商標））、ｔ−ブチルクミルペルオキシド（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）Ｄ−１６）、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）１０１）、ｎ−ブチル−４，４’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３０）、１，１’−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）２３１）、又はそれらの混合物を含む。有機過酸化物は、好ましくは、Ｄｉ−Ｃｕｐ（登録商標）の商標で知られる、ジクミルペルオキシドである。絶縁層材料は、上記で考察したような、電力ケーブルで通例見出され、当該技術分野で既知の更なる添加剤を含んでもよい。
【００９１】
当該技術分野で、押出成形される絶縁テープ及び半導電フィルムでは、いくつかの抗酸化剤材料が表面で結晶化していることが多いことが認識されている。これは、テープ又はフィルムの押出成形の後で、保存の間にポリマー基材から抗酸化剤が拡散することに起因する。押出成形された絶縁テープ及び半導電フィルムは通常使用前に６カ月までは冷却状態で保存される。
【００９２】
図５に示すように、製造する最初の継手の絶縁層は、内側半導電層１０４である。これは通常、露出された導体の継手１０２の周囲に、上述したように半導電薄膜を巻くことによって行われる。これは、グローブボックス中で清浄空気の陽圧を使用して行うことができ、すなわち、グローブボックス中の圧力は周囲の圧力を超えており、グローブボックス中の如何なる漏洩もグローブボックスの外部へのガス流となり、グローブボックスの内部にでは無いようになる。あるいは、半導電薄膜を巻くことを、窒素、二酸化炭素、又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素である無酸素雰囲気中で行うことができる。その雰囲気は、例えばグローブボックスを窒素、二酸化炭素又はアルゴン等の不活性ガスで満たすことにより得られる。しかしながら、これは厳密に必要な訳では無く、内側半導電層１０４は継手の絶縁層１０６と比べてはるかに薄く、そのため比較的少量の水分形成を占めるからである。
【００９３】
巻いた後に、継手の内側半導電層１０４を製造するために、部分的に製造された継手を、加硫チューブ内で１３０℃から３００℃の昇温状態で硬化する。硬化方法は、当該技術分野で既知の、昇圧した窒素を使用する乾燥硬化が好ましい。
【００９４】
あるいは、内側半導電層１０４を、例えば、露出された導体の継手１０２を径方向に包囲する型を使用する射出成形で、その後に硬化することによって製造してもよい。
【００９５】
次に製造する層は、図６に示すように、接合絶縁層１０６である。これは常に２段階の工程で行われる。第１の工程は、継手の内側半導電層１０４の周囲に上記で説明したように絶縁テープを巻くことを含む。本発明によれば、無酸素雰囲気中で、通常はグローブボックス内で、窒素、二酸化炭素又はアルゴン等の不活性ガス、好ましくは窒素の陽圧を使用して、巻くことが行われる。その雰囲気は、例えばグローブボックスを窒素、二酸化炭素又はアルゴン等の不活性ガスで満たすことにより得られる。これは、グローブボックス内の不活性ガスの圧力が周囲の圧力を超えており、グローブボックス内の如何なる漏洩もグローブボックスの外部への不活性ガス流となり、グローブボックスの内部への空気の流入が無いようになることを意味する。
【００９６】
無酸素雰囲気では、実質的に酸素が存在しない雰囲気を意味し、すなわち、ｖ／ｖで多くとも約５％の酸素ガスを含み、ｖ／ｖで１％以下の酸素ガスを含むことが好ましい。そのような雰囲気は、例えば窒素雰囲気、二酸化炭素雰囲気、又はアルゴン雰囲気若しくは他の不活性ガスでの雰囲気等の希ガス雰囲気が可能である。巻いた後に、継手の絶縁層１０６を製造するために、部分的に製造された継手を、その後加硫チューブ内で１３０℃から３００℃の昇温状態で硬化する。硬化方法は、当該技術分野で既知の、昇圧した窒素を使用する乾燥硬化が好ましい。
【００９７】
図７に示すように、製造する継手の絶縁系１１０の最後の層は、外側半導電層１０８である。これは、継手の絶縁層１０６の周囲に上述したように半導電薄膜を巻くことによって行うことができる。これは、グローブボックス中で清浄空気の陽圧を使用して通常行われ、すなわち、グローブボックス中の圧力は周囲の圧力を超えており、グローブボックス中の如何なる漏洩もグローブボックスの外部へのガス流となり、グローブボックスの内部にでは無いようになる。あるいは、半導電薄膜を巻くことを、窒素、二酸化炭素、又はアルゴン等の希ガス、好ましくは窒素である無酸素雰囲気中で行うことができる。その雰囲気は、最初にグローブボックスを窒素、二酸化炭素又はアルゴン等の不活性ガスで満たすことによって得られる。しかしながら、これは厳密に必要な訳では無く、外側半導電層１０８は継手の絶縁層１０６と比べてはるかに薄く、そのため比較的少量の水分形成を占めるからである。そのうえ、外側半導電層は絶縁系の最も外側の層なので、副産物は、脱ガスの間にこの層から比較的容易に除去される。
【００９８】
巻いた後に、継手の外側半導電層１０８を製造するために、その後部分的に製造された継手を、加硫チューブ内で１３０℃から３００℃の昇温状態で硬化する。硬化方法は、当該技術分野で既知の、昇圧した窒素を使用する乾燥硬化が好ましい。
【００９９】
あるいは、外側半導電層１０８を、例えば、継手の絶縁層１０６を径方向に包囲する型を使用する射出成形で、その後に硬化することで製造してもよい。
【０１００】
いったん外側半導電層が製造されると、フレキシブル加硫継手１０１が完成される。図７は完全な継手を示し、点線はフレキシブル加硫継手１０１の内部に、導体継手１０２、継手の内側半導電層１０４及び継手の絶縁層１０６が存在することを意味する。
【０１０１】
このように製造されたフレキシブル加硫継手１０１は、必要に応じて任意選択的に熱処理され、脱ガスされ得る。熱処理はオーブンで、又は当該技術分野に既知で熟練者に明白な任意の他の技術を使用することにより行うことができる。このように、継手の絶縁系１１０での副産物の量を更に減らすことができる。
【０１０２】
以下に提示する実施例は、絶縁テープを無酸素雰囲気下で巻くことの効果を実証する。
【実施例】
【０１０３】
我々のＨＶＤＣ工場加硫継手の絶縁体中の、クミル−アルコールからのアルファ−メチル−スチレンと水の形成を検討するために、一連の実験を実施した。
【０１０４】
検討したポリマーは、Ｂｏｒｌｉｎｋ  ＬＳ４２５８ＤＣＥであり、Ｂｏｒｅａｌｉｓ社から市販されているポリマーである。このポリマーは、ケーブル及び工場加硫継手の絶縁層で通常使用され、ＬＤＰＥベースポリマー及び架橋結合剤としてジクミルペルオキシド（ＤｉＣｕｐ）を含む。いくつかの試料では、追加の抗酸化剤、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）（サントノックス）、を添加した。加圧、加硫及び熱処理の間に、アルミニウム箔を拡散バリアとして使用した。しかしながら、ＢｏＰＥＴ（Ｍｙｌａｒ（登録商標））フィルムもまたこの目的に好適である。
【０１０５】
その検討では、ＬＳ４２５８ＤＣＥテープ、同一のものをＦＶＪ製造で使用した、を使用して各１ｍｍ厚の５枚の平板試料を、以下のように異なる設定でプレス成形した。
−  試料１をＬＳ４２５８ＤＣＥテープ及び０．５ｇのサントノックス粉末（抗酸化剤）で、周辺の空気雰囲気で調製した。試料を圧縮し、次いで４時間の長さの加硫時間を施し、続いて、８０℃で拡散バリアの間に挟んで３日間熱処理した。
−  試料２をＬＳ４２５８ＤＣＥテープ及び０．５ｇのサントノックス粉末をテープの上から添加して、周辺の空気雰囲気で調製した。次いでそのテープを圧縮の前に８５℃で２４時間熱処理した。平板試料を３０分の長さの加硫時間で圧縮し、次いで平板試料を８０℃で拡散バリアの間に挟んで３日間熱処理した。
−  試料３を、窒素を満たしたグローブボックス中で（圧縮する間に材料と酸素とは接触しない）ＬＳ４２５８ＤＣＥテープでサントノックスを添加せずに、３０分の加硫時間で圧縮し、８０℃で拡散バリアの間に挟んで３日間熱処理して、調製した。
−  試料４を、窒素を満たしたグローブボックス中で（圧縮する間に材料と酸素とは接触しない）ＬＳ４２５８ＤＣＥテープに、０．５ｇのサントノックス粉末をテープの上から添加して、３０分の加硫時間で圧縮し、８０℃で拡散バリアの間に挟んで３日間熱処理して、調製した。
−  試料５を、周辺の空気雰囲気中で、ＬＳ４２５８ＤＣＥテープに、０．５ｇのサントノックス粉末をテープの上から添加して、３０分の加硫時間で圧縮し、８０℃で拡散バリアの間に挟んで３日間熱処理して、調製した。
【０１０６】
試料１は長い加硫時間の効果をシミュレートする；試料２は、テープの熱処理が絶縁材中での水形成の問題の解決を助けるかどうか確かめた；試料３及び４は、窒素環境での圧縮による酸化の排除の効果を確認する；試料５は試料４と比較するために通常の空気中で圧縮する。そのため、試料１、２及び５は参照試料であり、本発明に従っておらず、一方で試料３及び４は本発明の試料であり、本発明に従っている。
【０１０７】
全ての試料を冷凍室で保存し、保存の間に組成物を完全な形で保持した。最後に、試料の架橋副産物含有量を、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）を使用して測定した。試料の副産物含有量を各平板試料について９の異なる対角位置で測定し、その５番目の測定点が各平板試料の中央であった。
【０１０８】
結果を図８に示す。位置１−９は試料１からであり、位置１０−１８は試料２からであり、位置１９−２７は試料３からであり、位置２８−３６は試料４からであり、位置３７−４５は試料５からである。
【０１０９】
試料中の水形成の程度を評価するためには、試料のクミル−アルコール（２−フェニル−２−プロパノール）とアルファ−メチル−スチレンとの相対的含有量を比較すべきである。
【０１１０】
試料１は、アルファ−メチル−スチレンの最高含有量を示し、クミル−アルコールがほぼ完全に分解していることを示す。このことは、酸素の存在下で表面上のサントノックスと共に長時間加硫することが、クミル−アルコール脱水反応に最強の効果を有することを意味する。当然の結果として、高いアルファ−メチル−スチレン相対含有量は、圧縮された板での高い水形成と関係づけられることになる。
【０１１１】
試料２及び試料５もまた、高いアルファ−メチル−スチレン含有量と、クミル−アルコール含有量の大部分が脱水されて分解されたことを示す。
【０１１２】
最も興味深いのは、試料３、４及び５から得られる結果である。試料３及び４では、アルファ−メチル−スチレン含有量が非常に低く、大部分のクミル−アルコールが初期の状態で維持されている。試料３及び４の両方は、窒素環境中で圧縮されており、そのことは酸化が支配的な効果を有することを示している。試料４は、中央でいくらか低いアルファ−メチル−スチレン含有量を示し、そのことは、サントノックスの存在もまた反応にいくぶん寄与できることを意味する。それにもかかわらず、酸素の存在が脱水の主要な原因である。試料４と試料５との間の唯一の違いは、圧縮前のテープの間に通常の空気（酸素を含む）が存在することであり、このことは、最終的なポリマーの化学組成に関して酸素の悪影響を確認する。
【０１１３】
これらの検討は、加硫工程の間にテープと接触する酸素の存在が、クミル−アルコールの脱水並びにアルファ−メチル−スチレン及び水の形成の化学反応をもたらすことを明白に示す。この負の効果は、巻く工程を行うときに無酸素雰囲気、この場合では窒素、を使用する場合に、回避される。
【０１１４】
好ましい実施態様の上記の説明は、本発明を例示するためになされており、しかも、説明及び図によって支持される添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲から逸脱することが無いとは言え、代替の解法は当業者には明白であろう、ということを理解すべきである。
【図１】
2019502343.tif 000003
【図２ａ】
2019502343.tif 000004
【図２ｂ】
2019502343.tif 000005
【図３ａ】
2019502343.tif 000006
【図３ｂ】
2019502343.tif 000007
【図４】
2019502343.tif 000008
【図５】
2019502343.tif 000009
【図６】
2019502343.tif 000010
【図７】
2019502343.tif 000011
【図８】
2019502343.tif 000012
【国際調査報告】
2019502343.tif 000013
2019502343.tif 000014
2019502343.tif 000015